LDO并联均流电路的制作方法

本发明涉及低压差线性稳压器技术领域，具体地说是一种ldo并联均流电路。

背景技术

电子系统dc/dc供电设计中，目前最常用的是开关电源和ldo。开关电源效率高、输出电流大，但由于其开关特性，输出电压纹波噪声较大。低压差线性稳压器（lowdropoutregulator，简称ldo）能够产生经过调节的输出电压为芯片提供电源，目前广泛应用于系统级芯片(system-on-a-chip，简称soc)中。低压差线性稳压器根据其是否需要旁路电容可以分为普通型ldo电路和无电容型ldo电路（capacitorlessldo），普通型ldo电路一般需要一个或两个旁路电容，而无电容型ldo电路一般不需要旁路电容。传统无电容型ldo电路一般由差分放大器、功率mos管和电阻等部分组成，差分放大器、功率mos管和电阻组成的反馈回路用来保持输出电压的稳定。通常的，传统的ldo电路还包括用于实现补偿效果的补偿电阻和密勒电容以保证ldo电路的稳定性。

ldo电路具有超低电压噪声、干扰小等优点，在高精度、低噪声供电场合获得广泛应用，但ldo效率低、发热量大，一般仅适用于负载电流较小的场合，一般是小于1a，这一缺点在很大程度上限制了其应用。

为了发挥ldo电路低噪声的优点，实现其在较大电流供电场合的应用，可将ldo并联使总输出电流增倍。但是，存在的问题如下：ldo并联工作需要解决负载电流均衡问题，否则ldo间固有的差异，会使输出电压略高的ldo分担更大的电流，进入不均衡工作状态，直至发生过流保护或热关断而失效。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种ldo并联均流电路，用于高精度、大电流输出的场合中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：ldo并联均流电路，包括两个并联的ldo电路u1和u2，还包括一个均流控制环路，均流控制环路设置在两个并联的ldo电路u1和u2的输入端；所述的均流控制环路由一个运算放大器a、两个检测电阻r1、r2和一个调节电阻r3构成，两个检测电阻r1、r2与运算放大器a的输入端相连接，运算放大器a的输出端经调节电阻与ldo电路u1的输出反馈管脚fb相连接。

进一步的，优选的结构为，还包括两组反馈电路；在两个并联的ldo电路u1和u2的输出端各自设置一组反馈电路，所述的两组反馈电路的电阻阻值相同,一组反馈电路包括反馈电阻r4和r5，另一组反馈电路包括反馈电阻r6和r7，且反馈电阻r4的阻值与反馈电阻r6相同，反馈电阻r5的阻值与反馈电阻r7相同。

进一步的，优选的结构为，运算放大器a与ldo电路u1的输出反馈管脚fb之间设置有调节电阻r3。

进一步的，优选的结构为，所述的ldo并联电路的输入端通过电容c1接地。

进一步的，优选的结构为，检测电阻为精度为1%以上的精密功率电阻，检测电阻的阻值小于30毫欧。

进一步的，优选的结构为，调节电阻r3的阻值为10-20千欧。

一种ldo并联电路的设计方法，方法包括设置两个检测电阻r1和r2，用于不断分别检测ldo电路u1和ldo电路u2负载电流的偏差；将检测到的偏差电压送入运算放大器a输入端，利用运算放大器a通过调节电阻动态调节ldo电路的反馈信号来调节输出电压，从而实现并联ldo电路u1和u2之间负载电流的均衡。

进一步的，具体方法如下：

当ldo电路u1输出电压高于ldo电路u2的输出电压时，ldo电路u1的负载电流较大，从而流经检测电阻r1的电流比流经检测电阻r2的电流大，导致运算放大器a的正极电压比负极电压高，驱动ldo电路u1的输出反馈管脚fb处电压升高，ldo电路u1内部调节机制响应输出反馈管脚fb信号增高从而降低ldo电路u1的输出电压，从而实现ldo电路u1的负载电流减小；

当ldo电路u1输出电压低于ldo电路u2的输出电压时，ldo电路u1的负载电流较小，从而流经检测电阻r1的电流比流经检测电阻r2的电流小，导致运算放大器a的正极电压比负极电压低，驱动ldo电路u1的输出反馈管脚fb处电压降低，ldo电路u1内部调节机制响应输出反馈管脚fb信号降低从而升高ldo电路u1的输出电压，从而实现ldo电路u1的负载电流增大；

当负载均衡状态下，ldo电路u1输出电压与ldo电路u2的输出电压相近，两者的负载电流相同，则均流控制环路状态稳定不变。

本发明的ldo并联均流电路和现有技术相比，有益效果如下：

1、本发明提供一种ldo并联工作均流控制方案，设计简单、精度高，可实现两个ldo并联工作时的负载电流均衡，保障供电可靠；

2、可以实现高精度、大电流输出，可应用于射频、音频、adc转换等需要高精度、超低噪声供电的系统设计中；

3、利用运算放大器的偏置电压范围内的线性输出特性，通过动态调节ldo反馈信号来调节输出电压，实现并联ldo之间负载电流的均衡。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为现有的ldo并联电路图。

附图2为改进后的双ldo并联均流电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明为ldo并联均流电路，ldo并联使用时，直接将两个ldo简单并联连接是不可取的。虽然两个ldo型号完全相同，但其内部组件（如误差放大器、mosfet等）不可避免地存在细微差异，这些差异只能尽可能减小，却不能完全消除。

如附图1所示，两个ldou1和u2并联工作，输入、输出端分别相连，并且采用了相同的反馈电路，但其自身特性差异仍会使其输出电压略有不同。输出电压较高的ldo会占主导地位，分担更多的电流，造成负载不均衡，甚至会达到电流限制保护或发生热关断。

实施例1：

ldo并联均流电路，包括两个并联的ldo电路u1和u2，还包括一个均流控制环路，均流控制环路设置在两个并联的ldo电路u1和u2的输入端；所述的均流控制环路由一个运算放大器a、两个检测电阻r1、r2和一个调节电阻r3构成，其中检测电阻会承载较大电流，应选用功率电阻，为了控制精度，选用精度在1%以上的精密功率电阻，且检测电阻的阻值不应过大，选用检测电阻的阻值小于等于30毫欧。

两个检测电阻r1、r2与运算放大器a的输入端相连接，运算放大器a的输出端与ldo电路u1的输出反馈管脚fb相连接。运算放大器a与ldo电路u1的输出反馈管脚fb之间设置有调节电阻r3。调节电阻r3的阻值为10-20千欧。

如附图2所示，其中电路工作时，两个ldou1和u2的负载电流分别流经检测电阻r1和r2，如果两个ldo负载电流不同，会在检测电阻后端a点和b点之间形成压差，电压差送入运算放大器，驱动运放输出端电压发生变化，改变u1反馈端c点电压，调节u1输出，消减两个ldo的电流分配偏差。在此设计下，u2作为主ldo，输出电压固定，u1作为辅ldo，输出电压接受实时控制和动态调整。

还包括两组反馈电路；在两个并联的ldo电路u1和u2的输出端各自设置一组反馈电路，一组反馈电路包括反馈电阻r4和r5，另一组反馈电路包括反馈电阻r6和r7，即两组反馈电路的电阻阻值应完全相同，即r4=r6，r5=r7，考虑到电阻自身误差，应选用1%高精度电阻。

所述的ldo并联电路的输入端通过电容c1接地。

其中，由于本发明的目的是使ldo输出更大电流，根据ldo的功率耗散公式：ploss=(vin-vout)×iout，为在输出电流iout较大的情况下保证功耗不超标，应尽可能选用容许更低输入-输出电压差的ldo。

为能精确响应检测电阻端的微小电压差异，运算放大器的输入偏置电压应尽可能小。一般，检测电阻和负载电流都比较小，运放输入端的电压偏差也很小，如果运放偏置电压过大，无法响应微小电压差异，则起不到调节作用。

调节电阻r3连接运放输出端和u2反馈端，决定对反馈电压的调节幅值，进而决定了u2输出电压变动范围，其阻值应仔细设计。若r3阻值过小，调节作用过强，u2输出电压变动范围过大，可能造成工作不稳定；若r3阻值过大，调节作用弱，则无法有效控制u2输出电压。一般情况下，r3取15kω左右，u1、u2输出电压偏压最大4%，可取得比较好的调节效果。

一种ldo并联电路的设计方法，方法包括设置两个检测电阻r1和r2，用于不断分别检测ldo电路u1和ldo电路u2负载电流的偏差；将检测到的偏差电压送入运算放大器a输入端，利用运算放大器a通过动态调节ldo电路的反馈信号来调节输出电压，从而实现并联ldo电路u1和u2之间负载电流的均衡。

当ldo电路u1输出电压高于ldo电路u2的输出电压时，ldo电路u1的负载电流较大，从而流经检测电阻r1的电流比流经检测电阻r2的电流大，导致运算放大器a的正极电压比负极电压高，驱动ldo电路u1的输出反馈管脚fb处电压升高，ldo电路u1内部调节机制响应输出反馈管脚fb信号增高从而降低ldo电路u1的输出电压，从而实现ldo电路u1的负载电流减小；

当ldo电路u1输出电压低于ldo电路u2的输出电压时，ldo电路u1的负载电流较小，从而流经检测电阻r1的电流比流经检测电阻r2的电流小，导致运算放大器a的正极电压比负极电压低，驱动ldo电路u1的输出反馈管脚fb处电压降低，ldo电路u1内部调节机制响应输出反馈管脚fb信号降低从而升高ldo电路u1的输出电压，从而实现ldo电路u1的负载电流增大；

当负载均衡状态下，ldo电路u1输出电压与ldo电路u2的输出电压相近，两者的负载电流相同，则均流控制环路状态稳定不变。

综上所述，本发明由一个运算放大器、两个检测电阻以及一个调节电阻构成均流控制环路，检测电阻不断检测各ldo负载电流的偏差，并将偏差电压送入运算放大器输入端，利用运算放大器在偏置电压范围内的线性输出特性，通过动态调节ldo反馈信号来调节输出电压，实现并联ldo之间负载电流的均衡。本发明的设计方法结构简单、精度高，可实现两个ldo并联工作时的负载电流均衡，保障供电可靠。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。